PDF 10
Короткий опис
1 МЕТОДИ КРЕПЛЕННЯ 10.1 КРЕПЛЕННЯ 10.1 Кріпильні вироби Опір витягуванню з клеєного клееного бруса.
Опис
EMPA20090310 МАЙБУТНІЙ H O L Z
10 ТЕХНІК КРЕПЛЕННЯ - 10.1 КРІПЛЕННЯ, ЩО ВИДІЛЮЮТЬ ОПОРУ З РІЗНОВИХ ШТОНІВ
10.1 Кріпильні елементи Опір витягуванню різьбових сталевих стрижнів, приклеєних до клеєного бруса
René Steiger 1 Огляд Паралельно або під прямим кутом до зерна в дошці-
2 Несуча поведінка 2.1 Вплив параметрів Несучий опір паралельно або вертикально
Стрижні, приклеєні до волокна, виготовлені з фолд-
фанерні клеєні різьбові стрижні-
в залежності від параметрів:
На невеликій ділянці великі сили в дерев'яних деталях-
le вводяться. При використанні сталі-
- Співвідношення площ дерево/клей стик/бруски-
стрижні з метричним результатом різьби
особливо прості, практичні зв’язки
- Співвідношення довжини кріплення до свердління-
Бетонні та сталеві деталі. Полюси вхідні-
діаметр отвору, тобто представлений
ні в осьовому напруженні (витягування), ні вертикально-
право в напрямку вала (зсув).
- Край і відстань між брусками - кількість брусків
Уже понад 30 років Вер-
- Силовий кут до кута волокна (включаючи незапланований
Досліджував зв’язки із вклеєними прутами та успішно використовував їх на практиці деревообробки, головним чином для клеєного бруса
із стрижня, дерева та клею
в фундаментах, жорсткі з'єднання
- Відношення модуля пружності до модуля зсуву
дерев’яних деталей (балочні шви, каркасні кути)
окремі матеріали (особливо у випадку з деревом, оскільки-
і з’єднання з балками перпендикулярно або по діагоналі (зсув, поперечний витяг) і місцеве введення велике-
його поведінка виражена ортотропно) -
деревини - міцність клею/когезії
Найчастіше сталеві прутки виготовляють у вигляді ар-
- Міцність прутків (для сталі: проточна стружка-
відомі арматурні залізні або різьбові стержні з метричним застосуванням армованих волокнами пластикових стержнів, особливо якщо існує загроза корозії для сталі або якщо-
Механічні властивості руйнування деревини та клею
Тип прикладання зусилля - осьове або вертикальне щодо штока
властива вазі конструкція може бути низькою
які можна легко застосовувати та мати високі показники щодо міцності, жорсткості та довговічності.
- Час витримки (статичний, динамічний)
Розроблені клеї, оптимізовані для різьбових стрижнів у деревині (переважно 1- та 2-ком-
Клейова промисловість розробила спеціально для Einkle-
Міцність використовуваних матеріалів - міцність на зсув, поперечний розтяг та міцність на стиск
сили ßer, перпендикулярні волокну (поперечний тиск).
Використовується шемна нитка. Але є й такі
Жорсткість використовуваних матеріалів - співвідношення модулів пружності та зсуву
[1], [2]. Сфери застосування - закріплення колон-
до волокна, але також армування балок
- Постійне навантаження або змінне навантаження -
Подальші параметри - тип деревини - щільність деревини - тип з'єднання (зміцнення-
час адгезиву, властивості поверхні тощо).
10 ТЕХНІК КРЕПЛЕННЯ - 10.1 КРІПЛЕННЯ, ЩО ВИДІЛЮЮТЬ ОПОРУ З РІЗНОВИХ ШТОНІВ
Усі параметри впливу можуть змінюватися-
тет. Ці варіації, а також інші можливі недоліки, повинні бути належним чином враховані підходами до проектування.
Хоча між адгезивом і стрижнем існує певна адгезія, надійна передача потужності можлива лише за допомогою механічного блокування між клеєм і стрижнем.
Отже, використовувані бруски повинні мати профіль, такий як ребра (арматурна сталь) або прокат або різання Ge-
2.2 Типи поломок З можливими типами поломок деяких-
Рис. 1: Різні типи стресу
клейові стрижні необхідно розрізняти-
приклеєні різьбові стрижні (тобто = отвір для свердління-
між окремими стрижнями і з'єднаннями-
діаметр, d = зовнішній діаметр стрижня)
що складається з груп стрижнів. Одноштрихові з'єднання можуть вийти з ладу через:
Тип застосування сили має великий вплив
Поломка/поломка стрижня в результаті: - перевищення межі текучості або натягу-
опір опори. Тому значущі результати можна отримати лише в експериментах,
міцність при осьовому розтягуючому навантаженні (рис. 2)
якщо експериментальна установка ситуації в Росії
- Вигини за межі кріплення при аксії-
Будівельна практика. Наприклад, результати випробувань з натягом-стиснення-версії різняться-
Витягнення штока з кріплення
пошук з безпосереднім прикладанням сили в деревину
(Рис. 1в) через виникнення перехресного тиску-
чітко говорять про результати експериментів з
- Руйнування зв’язку при переході до деревини
безперервне введення сили реакції
- Відмова клейкого суглоба при переході до стрижня
Тяга у всьому перерізі деревини відповідно до моделі
- Поломка деревини біля лінії клею (рис. 5)
(Рис. 1г). Тести на стиск на розтяг згідно з рис. 1в також непридатні для поведінки з'єднання-
прогнозування у разі розтягуючих балок. Тут пропонується тестова схема згідно з рис. 1г-
Виривання стрижня, включаючи частину
Розколювання деревини, оскільки відстань до країв занадто мала (рис. 7) при паралельності зерна
вклеєні стрижні або через перевищення міцності на поперечний розтяг при перпендикулярі до
Для правильної статистичної оцінки Da-
Клеєні волокном стрижні
набори з тестів на симетричних тестових тілах (рис. 1а) або з різними типами руйнування, потрібні спеціальні статистичні методи [3].
Розлом при розтягуванні дерев’яної деталі (рис. 8).
10 ТЕХНІК КРЕПЛЕННЯ - 10.1 КРІПЛЕННЯ, ЩО ВИДІБЛЯЮТЬ ОПОРУ З РІЗНОВИХ ШТОНІВ
Рис. 5: Поломка деревини біля лінії клею
Рис. 2: Розрив на розрив сталевого стрижня
Рис. 3: Розрив клею між клеєм і деревиною
6: Виривання брусків, включаючи частину навколишнього дерева
Рис. 7: Розколювання деревини
Рис. 4: Розрив клею між клеєм і сталлю
Рис. 8: Руйнування деревини при розтягуванні
10 ТЕХНІК КРЕПЛЕННЯ - 10.1 КРІПЛЕННЯ, ЩО ВИДІЛЮЮТЬ ОПОРУ З РІЗНОВИХ ШТОНІВ
зв’язки та зв’язки також трапляються фол-
такі типи відмов:
Розколювання деревини через недостатній рівень Ab-
стоячи між окремими стрижнями, цілі групи стрижнів були б вирвані.
2.3 Вплив стрункості/поверхні при оцінці випробувань на нитках-
Опір витягуванню Rax, 90 [кН]
У разі з'єднання, що складається з декількох брусків-
стержні діаметром М12, М16 і М20
який відповідно до системи GSA® [4] з епоксидною смолою-
смолисті клеї вклеювали в клеєний клейовий матеріал паралельно і перпендикулярно волокну
Поверхня анкерної зони A g = d h [мм2]
Вплив анкерної довжини l і отвору-
10: Опір витягуванню (середнє значення)
діаметр, тобто найпростіший з одним
Нитка, приклеєна до клею перпендикулярно зерну-
Опишіть параметр стрункості = /dh. в
7,5 15, вплив стрункості на середнє значення міцності на зсув для стрижнів, приклеєних паралельно волокну, можна визначити з підходом -1/3 (рис. 9).
площа анкерної зони. Опір витягуванню стрижнів, приклеєних перпендикулярно волокну, було приблизно на 20-40% більше, ніж у стрижнів, приклеєних паралельно волокну, і залежить від поверхні сорочки-
стержні (система GSA®) у функції верхнього-
поверхня анкерної зони (рис. 10).
Низька щільність Висока щільність
2.3 Вплив щільності Вплив щільності на опору опори
у випадку стресу при витягуванні, Li-
суперечливо обговорюється. У той час як в європейському дослідницькому проекті GIROD [5] немає Ein-
Виявлено потік щільності, продемонструйте нові швейцарські експерименти [6], [7] на різьбових стрижнях-
з'єднання відповідно до системи GSA® [4], що несучий опір вимагає витягування-
8 10 12 Стрункість отворів = /д год
десять вклеєних сталевих стрижнів з метричною різьбою за умови, що облом деревини є вирішальним
Рис. 9: Міцність на зсув (середнє значення) у твердій шафі-
залежить від щільності деревини.
kerungszone від паралельного зерна в глуламі-
Автори кількісно визначають вплив щільності
клеєні різьбові стрижні (система GSA®) в радіо-
Бруски, вклеєні в клей, паралельно волокну
ції тонкості свердловини.
з показником ступеня від 0,5 до 0,6. Вплив менший на стрижні, приклеєні перпендикулярно волокну. Нею можна знехтувати або записати з показником ступеня 0,25.
10 ТЕХНІК КРЕПЛЕННЯ - 10.1 КРІПЛЕННЯ, ЩО ВИДІЛЮЮТЬ ОПОРУ З РІЗНОВИХ ШТОНІВ
3 Філософія розмірів Для забезпечення належної несучої здатності-
4.1 Підхід з ENV 1995-2: 1997 У престандарті Єврокоду 5 частина 2 "Мости" є
статус вклеєних різьбових стрижнів
наступний підхід для обчислення Ausziehwi-
(Одинарні полюси або групи) всі
один сталевий пруток про всяк випадок
згадані вище режими відмов-
зрушень зсуву, перерахованих у деревині:
шукає або доводиться. У будівництві-
Переважними є xis-компоненти, з'єднання та з'єднання, які перевантажені
якомога більші деформації перед Versa-
= анкерна довжина стрижня
gen "дисплей", тобто поводяться пластично. Оскільки в
0,2 fv, k 1,2 103 d екв 1,5 k
У разі вклеєних різьбових стрижнів як деревина, так і клей демонструють крихку поведінку при руйнуванні, з'єднання та з'єднання із вклеєними стрижнями бажано робити за допомогою сталевих стрижнів (різьбових стрижнів або арматурної сталі). Потім з'єднання може бути розмірене так, що сталевий стрижень є найслабшою ланкою ланцюга і починає текти, коли досягнута несуча здатність з'єднання до того, як станеться крихке дерево або клей. Ця філософія дизайну ще не потрапила у всі стандарти.
fv, k та k - характерні значення міцності та щільності на зсув. 4.2 Підхід GIROD Як частина широкомасштабної європейської програми For-
У дослідницькому проекті GIROD був розроблений проектний підхід, заснований на квазінелінійній механіці руйнування [5]: f
= середнє напруження зсуву вздовж стрижня
f = місцева напруга зсуву в клейовому з’єднанні = параметр як функція гео з’єднання-
Як і механічні властивості сталі
метричність, жорсткість деревини/клей /
розсіюються менше, ніж клей і
Стрижень і енергія розриву лінії клею.
Деревина, якщо з'єднання призначене для руйнування сталі, вантажопідйомність можна передбачити більш точно-
На підставі великої кількості експериментів,-
бути сказаним. Для залізничного сполучення з кількома
з наступного підходу до оцінки для розрахунку-
одночасно діючі стрижні є уніформою-
розвиток опору витягуванню:
Великого розподілу зусиль в окремих стрижнях можна досягти лише за умови достатньої пластичності з'єднання окремого стрижня та оптимізованих показників жорсткості стрижня/деревини [8]. 4 Приклади дизайнерських підходів Усі наведені нижче розміри-
d екв. хв. (d год., 1,25 д.) факсу, k = 5,8 Н/мм2.
Підходи до вирішення дійсні лише в тому випадку, якщо дотримуються певні кромки та проміжні відстані брусків. Крім того, опір опори стрижнів становить-
4.3 Підхід Рібергольта Рібергольт пропонує дизайнерський підхід (до
групи зазвичай менше, ніж у n разів
Середній рівень) для опору на витягування
Опір навантаження одного стрижня [8].
перед, який між стрижнями з короткими і
10 ТЕХНІК КРЕПЛЕННЯ - 10.1 КРІПЛЕННЯ, ЩО ВИДІБЛЯЮТЬ ОПОРУ З РІЗНОВИХ ШТОНІВ
5 Забезпечення якості Багато параметрів впливу та посліду-
довгі кріплення відрізняє [9]:
Те саме робить доцільним пояснити з метою забезпечення якості-
- значення щільності деревини, яке визначається на основі маси кишечника та об’єму у вологому стані. Параметри міцності fws і
розмах становить 520 та 650 Н/мм 1,5 та 37 та 2 відповідно
46 Н/мм для крихких або некрихких липких клеїв.
Для визначення несучої поведінки проводяться попередні випробування. Слід довести, що поведінка клею та його зв’язок із профільованим стрижнем та деревиною є постійно надійною протягом запланованого терміну служби конструкції в межах передбачуваних діапазонів температури та вологості. Що
За словами Рібергольта, смоли резорцину та деякі епоксидні смоли належали до групи крихких адгезивів, тоді як 2-компонентні клеї PUR вважалися некрихкими. В наш час відомо, що реологічні властивості різних адгезивів можна "регулювати" значною мірою, незалежно від типу клею.
Що стосується вологості навколишнього середовища, більшість чинних норм проектування обмежують використання вклеєних профільованих стрижнів у компонентах, які віднесені до класів обслуговування 1 та 2. Щоб забезпечити достатню якість з'єднання або з'єднання із вклеєними стрижнями, рекомендується використовувати систему-
4.4 Підхід згідно з DIN 1052: 2004 За чинною німецькою мовою
викласти думки на перший план. На erNorm
DIN 1052: 2004, характеристичний опір витягуванню у випадку руйнування клейового з'єднання можна розрахувати за допомогою:
Успішні системи базуються на великій серії випробувань та теоретичних міркуваннях, впливаючих параметрах деревини (бажано клеєного бруса), клею, стрижня (ів)
остаточна геометрія (стрункість, кромка та проміжні відстані) та технологія нанесення (центрична-
Характерне значення міцності клейового з'єднання-
ції стрижнів у свердлильному отворі, клейовий прес-
швидкість fk1, k залежить від місця кріплення-
sen) настільки оптимізований, що з цими системами
Високопродуктивні з'єднання та роз'єми
Модель заснована на експериментах Бласса [10] і тісно заснована на моделі Рібергольта [9] (див. Розділ 3.3).
може бути виготовлений.
10 ТЕХНІК КРЕПЛЕННЯ - 10.1 КРІПЛЕННЯ, ЩО ВИДІБЛЯЮТЬ ОПОРУ З РІЗНОВИХ ШТОНІВ
Джерела [1] Aicher S., Reinhardt H.-W. (Редактор)
[7] Widmann R., Steiger R., Gehri E. 2006: Pull-
2001: З’єднання в дерев’яних конструкціях. Продовжуйте-
міцність сталевих стрижнів з осьовим навантаженням
ings PRO 22. Публікації RILEM S.A.R.L.
склеєний у глуламі перпендикулярно зерну.
[2] Праці Робочої комісії
Матеріали та конструкції 40: 8. 827-839.
W18 "Дерев'яні конструкції" внутрішніх органів-
[8] Гері Е. 2001: Пластична поведінка та група
Національна рада з досліджень та інновацій у Росії
ефект склеєних сталевих прутів. В: Праці
Будівництво та будівництво CIB.
PRO 22 Міжнародного RILEM Sympo-
[3] Steiger R., Köhler J. 2005: Папір CIBW18/38-17-1: Аналіз прикладів цензурованих даних у лісотехнічних дослідженнях. В: Праці
Карлсруе, Німеччина. [4] www.neueholzbau.ch
сиюм з’єднань у дерев’яних конструкціях, Штутгарт, Німеччина. [9] Riberholt H. 1988: Папір CIB-W18/21-7-2: Приклеєні болти в клейовій тканині - Пропозиція щодо коду CIB. В: Матеріали засідання CIB-W18 21, Парксвілл, острів Ванкувер, Канада.
[5] Густафссон П.-Ж., Серрано Е., Айхер С., Джо-
[10] Бласс Х., Еберхарт О., Ельбек Дж., Герольд М.
Хансон К.-Дж. 2001: Розрахунок міцності-
1996: Спосіб дії наклеєного Ge-
ції для вклеєних стрижнів. В: Праці PRO
лебідні стовпи при взятті на поперечний-
22 Міжнародного симпозіуму RILEM з
сили розтягування в криволінійних балках і
З’єднання в дерев’яних конструкціях, Штутгарт, Німеччина-
Частина 3. Науково-дослідний інститут сталі, деревини та
[6] Steiger R., Gehri E., Widmann R. 2006: Міцність на винос сталевих стрижнів із осьовим навантаженням, скріплених у глулам паралельно зерну. Матеріали та конструкції 40: 1. 69-78.
Камені. Університет Карлсруе.
СТАТУСНИЙ ЗВІТ ПРО СУЧАСНИЙ СТАТУС ВИКОРИСТАННЯ ДЕРЕВА ТА ДЕРЕВЯННИХ ПРОДУКТІВ В БУДІВЕЛЬНІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ ТА ОЦІНКА ПОТЕНЦІАЛУ РОЗВИТКУ МАЙБУТНЄ
МАЙБУТНЄ З ДЕРЕВИНИ Звіт про переріз та потенціал розвитку Назва проекту Zukunft Holz - Звіт про стан поточного стану використання деревини та виробів з неї у будівництві та оцінка потенціалу майбутнього розвитку
Фінансується Фондом Landesstiftung Баден-Вюртемберг як частина файлу майбутнього наступу III номер 54-8214.07 IV/59-15 Інститут переробки деревини будівельного університету Biberach Karlstrasse 11 88400 Biberach Тел: 07351/582-521 Факс: 07351/582-529 [захищена електронною поштою] Редактор проф. Курт Шванер Співробітник Dipl.-Ing. (FH) Йоханнес Сессінг Dipl.-Ing. (FH) Karen Spanninger Dipl.-Ing. (FH) Стефані Росбах Dipl.-Ing. (FH) Timo Beutel Dipl.-Ing. (FH) Фолькер Нопп Пітер Мерк Пітер Кауфманн Редагування Dipl.-Ing. Арнім Зайдель, випускник лісового господарства Стівен Кляйн
Звіт про стан поточного стану використання деревини та виробів з неї у будівництві та оцінка потенціалу майбутнього розвитку